Bài giảng Tin học đại cương: Chương 2 - Học viện Nông nghiệp Việt Nam - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh

• Nguyên lý truy cập theo địa chỉ: các chương trình, dữ liệu trước, trong và sau khi xử lý đều được đưa vào bộ nhớ trong những vùng nhớ được đánh địa chỉ, việc truy cập dữ liệu là gián t[r]

(1)

Chương

CẤU TRÚC MÁY TÍNH

NỘI DUNG

2.1 Giới thiệu

2.2 Chức sơ đồ cấu trúc máy tính 2.3 Các phận máy tính

Chương 2: Cấu trúc máy tính 08/02/2017

Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Bài giảng Tin học đại cương

• ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)

- Là máy tính điện tử (gọi tắt máy tính) - Ra đời năm 1946 John Mauchly John Presper Eckert Đại học Pennsylvania

- Nặng 30 tấn, kích thước 140m2

- Thực 5000 phép cộng/giây - Xử lý theo số thập phân

2.1 GIỚI THIỆU

Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nơng nghiệp Việt Nam

(2)

• Máy tính Von Neumann

- Ra đời năm 1952 Học viện Nghiên cứu tiên tiến Princeton

- Được xây dựng theo ý tưởng “chương trình lưu trữ”, xử lý theo số nhị phân

- Những ngun lý von Neumann trở thành mơ hình máy tính

• Năm 1980, hãng IBM cho đời máy tính cá nhân đầu tiên, sử dụng vi xử lý bit 8085 Intel

2.1 GIỚI THIỆU

4 hệ máy tính điện tử:

- Sử dụng đèn điện tử (1943-1956) - Sử dụng transistor (1957-1965) - Sử dụng vi mạch tích hợp (1966-1980) - Sử dụng siêu vi mạch tích hợp (1981-nay)

2.1 GIỚI THIỆU

Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam

2.2 CHỨC NĂNG VÀ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÁY TÍNH

2.2.1 Chức máy tính

2.2.2 Sơ đồ cấu trúc chung máy tính 2.2.3 Nguyên lý hoạt động máy tính

Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam

2.2.1 CHỨC NĂNG CỦA MÁY TÍNH

- Nhận thơng tin vào (input) từ người sử dụng từ máy tính khác thơng qua thiết bị vào

- Xử lý thông tin nhận theo dãy lệnh nhớ sẵn bên

(3)

2.2.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHUNG CỦA MÁY TÍNH

• Các khối chức năng: Bộ xử lý trung tâm, Bộ nhớ, Hệ thống vào-ra, Liên kết hệ thống

Bộ xử lý trung tâm (CPU): • Chức

- Điều khiển hoạt động máy tính - Xử lý liệu

• Ngun tắc hoạt động bản:

- CPU hoạt động theo chương trình nằm nhớ

• Các thành phần

- Đơn vị điều khiển (Control Unit)

- Đơn vị số học logic (Arithmetic and Logic Unit) - Tập ghi (Registers)

Chương 2: Cấu trúc máy tính 10 08/02/2017

Bộ nhớ:

• Chức năng: lưu trữ chương trình liệu • Các thao tác với nhớ:

- Đọc (Read) - Ghi (Write)

• Các thành phần chính:

- Bộ nhớ (Internal Memory)

Hệ thống vào-ra:

• Chức năng: trao đổi thơng tin máy tính với giới bên ngồi

• Các thao tác bản: - Vào liệu (Input) - Ra liệu (Output) • Các thành phần chính:

(4)

08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 13 Hình ảnh máy vi tính

08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 14 Hình ảnh bên máy vi tính

2.2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH • Từ đời đến nay, máy tính hoạt động theo nguyên lý đề xuất từ năm 1946 nhà khoa học lỗi lạc người Mỹ gốc Hungary John Von Neumann (1903-1957)

2.2.3.1 NGUYÊN LÝ VON NEUMANN

•Nguyên lý điều khiển chương trình: máy tính hoạt động theo chương trình lưu trữ sẵn nhớ

(5)

•Nguyên lý truy cập theo địa chỉ: chương trình, liệu trước, sau xử lý đưa vào nhớ vùng nhớ đánh địa chỉ, việc truy cập liệu gián tiếp thơng qua địa nhớ

Đảm bảo tính mềm dẻo xử lý thơng tin: người lập trình cần viết yêu cầu cách tổng quát theo vị trí đối tượng mà không cần biết giá trị cụ thể chúng

Chương 2: Cấu trúc máy tính 17 08/02/2017

2.2.3.1 NGUYÊN LÝ VON NEUMANN 2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN

LỆNH

• Để xử lý thơng tin tự động, máy tính cần cài đặt sẵn tập lệnh, thường đặt ROM

• Mỗi lệnh máy chuỗi số nhị phân, yêu cầu CPU thực thao tác toán hạng Các lệnh phải đầy đủ thông tin:

- Thao tác cần thực hiện: chuyển liệu, xử lý số học với số nguyên/số dấu phẩy động, xử lý logic, điều khiển vào-ra, chuyển điều khiển (rẽ nhánh), điều khiển hệ thống, xử lý liệu chuyên dụng

- Nơi đặt liệu lệnh nơi đặt kết xử lý: nhớ ghi CPU

08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 18

• Cấu trúc chung lệnh máy:

Ví dụ: Một lệnh cộng tập lệnh MIPS32 Mã thao tác Địa toán hạng

2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH

• Một chương trình máy tính dãy lệnh Quá trình thực chương trình trình thực liên tiếp lệnh

• Thanh ghi PC (Program Counter - Bộ đếm chương trình) vi xử lý dùng để ghi địa lệnh thực (giá trị khởi tạo PC địa lệnh chương trình)

(6)

• Q trình thực lệnh:

- Nhận lệnh (Fetch Instruction): Bộ điều khiển CPU gửi nội dung PC vào Bộ giải mã địa để đọc byte lệnh lên ghi lệnh Nếu khơng có lệnh nhảy, PC tăng đơn vị để điều khiển chuẩn bị đọc byte tiếp theo, có lệnh nhảy PC nạp vào địa lệnh nhảy đến

- Giải mã lệnh (Decode Instruction): Bộ điều khiển vào mã lệnh để biết lệnh dài byte nhằm đọc nốt thông tin địa lệnh hoàn thành việc đọc lệnh, PC tiếp tục tăng theo số lượng byte đọc vào

2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH

• Q trình thực lệnh (tiếp):

- Nhận liệu (Fetch Data): Nhận liệu từ nhớ cổng vào-ra

- Xử lý liệu (Process Data): Thực phép toán số học hay phép toán logic với liệu

- Ghi liệu (Write Data): Ghi liệu nhớ hay cổng vào-ra

2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ Q TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH

2.3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH

2.3.1 Bộ xử lý trung tâm 2.3.2 Bộ nhớ

2.3.3 Thiết bị vào-ra 2.3.4 Liên kết hệ thống

Bài giảng Tin học đại cương 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM

• Bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) hay Bộ vi xử lý (microprocessor, processor)

- Là mạch xử lý liệu theo chương trình thiết lập trước, dạng mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transistor bảng mạch nhỏ

- Là thành phần quan trọng nhất, xem não, thường đắt máy tính

(7)

Một số xử lý trung tâm

2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM

• Những chức xử lý trung tâm:

- Nhận lệnh, giải mã lệnh, điều khiển khối khác thực lệnh

- Thực phép tính số học, logic phép tính khác

- Sinh tín hiệu địa để truy nhập nhớ

2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM • Các thành phần xử lý trung tâm:

- Khối điều khiển (CU - Control Unit): có chức điều khiển hoạt động máy tính theo chương trình định sẵn

- Khối số học logic (ALU - Arithmetic and Logic Unit): gồm mạch chức để thực phép toán sở phép toán số học, phép toán logic, phép tạo mã, …